群体 · 原理与代码
Boids:分离、对齐、聚合三条规则。
运行逻辑
访问 `/canvas/flock` 时,DemoHost 按 registry 的 `mod: 'kit-canvas'` 懒加载 `demos/kits/kit-canvas.js`,调用 `mount(host, { variant: 'flock' })`。 mount 把 variant 解析为家族 `flock`,`withControls` 生成控件面板(6 个预设 + 参数滑块)。 `createCanvasStage` 创建 `<canvas>`(HiDPI 上限 2×、ResizeObserver 自适应)和右侧信息面板。 家族的 `build(S)` 初始化本 demo 的状态并返回每帧回调。 每个 `requestAnimationFrame`:读取控件值,按速度缩放模拟时钟(dt 上限 50 ms),执行帧回调绘制;返回的读数写入信息面板。 改变参数:颜色/速度/大小等即时生效,需要重建的参数触发重新挂载;离开页面时取消 rAF、移除监听并释放资源。
运行环境
Canvas 2D: 2D 画布绘图; requestAnimationFrame: 与屏幕刷新同步的动画循环; ResizeObserver: 画布随容器尺寸自适应; Pointer Events: 鼠标/触摸/触控笔统一事件; devicePixelRatio: HiDPI 清晰渲染(上限 2×) · react 18.3.1, react-router-dom 6.30.6, vite 5.4.21
引入的组件与依赖
react 18.3.1
引入的组件函数
withControls — 把演示包进统一控制面板(预设按钮、参数滑块、重置),参数变化时热更新或重挂载; paramsFromSpec — 把 spec(颜色/速度/大小/数量/额外参数)转换成控制面板参数定义; createCanvasStage — 共享 Canvas 2D 舞台:画布 + 信息面板、HiDPI、单一 rAF 循环、指针状态、自动演示指针; rng — 可复现的伪随机数生成器(同一种子结果相同); hexRgb — 颜色字符串 → [r, g, b]; rgba — 生成 rgba() 颜色字符串; clamp — 把数值限制在区间内; TAU — 常量 2π; fmt — 数字格式化(固定小数位); F — 公式块 HTML; S.clear — 用背景色清屏(可半透明做拖尾); S.get — 读取当前控件参数; S.onFrame — 注册每帧回调,返回值进入信息面板读数; ctx.beginPath() — 开始一条新路径; ctx.moveTo() — 移动画笔起点(不画线); ctx.lineTo() — 直线连到指定点; ctx.closePath() — 闭合当前子路径; ctx.fill() — 填充当前路径; ctx.arc() — 画圆弧/圆(圆心、半径、起止角); ctx.stroke() — 描边当前路径
本 demo 代码
frontend/src/demos/kits/kit-canvas.js: FAM.flock (L492-L543)
代码解释
L494-494: 控件定义(颜色/速度/大小/数量/额外参数):个体颜色、个体大小、个体数 N、分离权重、对齐权重、聚合权重。 L495-495: 预设按钮:名称 → 参数覆盖值(6 个:鸟群、鱼群、避障、环绕、捕食逃逸、网格对齐)。 L496-504: 信息面板内容:实时读数行 rows(v)、公式、说明、参数、步骤。 L505-542: 初始化函数:建立状态并返回每帧回调:用 Canvas 2D 的 `beginPath`, `moveTo`, `lineTo`, `closePath`, `fill`, `arc` … 绘制;数学计算用到 `Math.round`, `Math.cos`, `Math.sin`, `Math.hypot`;返回读数 `n`, `vm`, `pol`, `nb`, `fl`, `ws`, `wa` … 给信息面板。
原理
a = w分·Σ(p − pⱼ)/r² + w对·(v̄邻 − v) + w聚·(p̄邻 − p) 速度限制 40 ≤ |v| ≤ 110 px/s 极化度 φ = |Σ v̂ᵢ| / N(1 = 完全同向) 1986 年 Reynolds 发现:每只鸟只看 附近 50px 内 的同伴,遵守三条规则,就能涌现出逼真的群体运动: ① 分离 :离太近就推开;② 对齐 :方向向邻居的平均方向靠拢;③ 聚合 :向邻居的中心靠拢。 没有“领头鸟”,整体形态完全是局部规则的结果。极化度 φ 衡量大家方向一致的程度。打开捕食者后,靠近指针的个体会逃开。